JP3627274B2

JP3627274B2 - バックライト

Info

Publication number: JP3627274B2
Application number: JP05100895A
Authority: JP
Inventors: 啓二鹿島; 直喜吉田
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: JPH08146232A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、透過型又は、半透過型パネルを背面より照射するバックライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、ラップトップ型又は、ブック型のワ−ドプロセッサ−やコンピュ−タ等の表示装置として、薄型でしかも見易いバックライト機構を有する液晶表示装置が用いられている。このようなバックライトには、図１に示すように透光性の導光板の一端部に、蛍光管のような線状光源を併設するエッジライト方式がよく用いられる。このようなエッジライト方式の場合には、図２に示すように、導光板の一方の広い面に光拡散物質を部分的に被覆し、その面の全面を反射板で覆うように配置されたものが多い。
【０００３】
特に近時、これらワ−ドプロセッサー、パソコンの性能向上のため、小型化、視認性の向上がより一層望まれており、バックライトに於いては液晶表示パネルの表示領域に対応するバックライトの発光領域に対する導光板の最大外形をより小さくして小型化を達成しようとしている。
【０００４】
しかし、バックライトの発光領域に対する導光板の面積（最大外形）をより小さくしたもは、導光板の線状光源を近接させた端部近傍に、導光板端部とほぼ平行な位置に高輝度部（輝線）が発生し、発光領域内での輝度均一性が悪化して視認性が悪くなる問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するため、輝線が発生する部分に光を吸収する暗黒色のテ−プ等を配置する方法が提案されているが、暗黒色のテ−プ等は光を吸収するため消費電力−輝度変換効率が低下する等の問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発光領域に対して外形寸法が可能な限り小さくかつ視認性が良好なバックライトを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、導光板の、線状光源が近接した端部付近の構造と、導光板出光面の輝度分布について種々の検討を行った結果、エッジライト方式のバックライトに於いて、輝線が発生する原因は、図３に示したように線状光源（図中４）を覆った光反射器（図中５）の端部を導光板に接着するために用いた両面テ−プ等の接着層（図中７）が、導光板内に入射して本来は全反射を繰り返すはずの光線を光拡散反射してしまうためであること、又、導光板に両面テ−プ等の接着層を使用しない場合でも、図４に示したように線状光源を覆った光反射器の端部と導光板との間に構造上隙間が出来ると、光反射器の端部で反射した光線が導光板の端面部以外の面（導光板の上面又は下面）から入射して、その光線が導光板内での全反射条件から外れ輝線が発生する原因となることの知見を得、線状光源を覆った光反射器端部と導光板端部との接触状態（接点）を工夫することにより、有効発光面積に対して外形寸法が可能な限り小さくかつ視認性が良好なバックライトとなることを見出した。
【０００８】
即ち本発明は、透光性材料からなる広い面から光を出光させる機能を有する導光板の少なくとも一側面端部に、これに近接した線状光源を有するパネル用バックライトに於いて、線状光源を覆った光反射器の導光板側に位置する部分で、光源と光源に相対する導光板の端部との間に位置する光反射器の少なくとも一部分の間隔が前記導光板端部の厚さ未満となるように配置したバックライトに関するものであり、又、光源と光源に相対する導光板の端部との間の、線状光源を覆った光反射器の導光板の出光面側に位置する少なくとも一部分を、導光板の光入射端面の厚さ内に存在するように配置したバックライトに関するものである。
【０００９】
さらに本発明は、線状光源を覆った光反射シ−トの導光板の出光側に位置する少なくとも一部分の端部外面と、光源と相対する導光板の光入射端面近傍の導光板の出光側表面とを被覆接着したバックライトに関するものである。
【００１０】
次に本発明を図面に基づいて更に詳述する。
【００１１】
図５は、本発明の一実施態様の断面図である。図中１は導光板であり、光を効率よく通過させる物質からなるものであればよく、石英、ガラス、透光性の天然又は合成樹脂、例えばアクリル系樹脂等が用いられる。２は光拡散シートで、導光板面より出光した光を散乱させて通過させるものである。本発明ではこの光拡散シートを一枚又は複数枚用いる。
【００１２】
導光板１の一方の広い面には、導光板に入光した光を拡散させる機能を持たせるが、この拡散機能は光拡散エレメントを同面に形成するなどして持たせる。導光板面に形成する光拡散エレメント（図中６に例示した）は、例えば、ＴｉＯ_２、ＢａＳＯ_４、ＳｉＯ_２などの光散乱性物質を施すなどして形成するが、これは、拡散反射率が大きい顔料を含んだ塗料、印刷インキ等をスクリ−ン印刷等の方法で導光板面上にドット状に印刷するなどして行うことが好ましい。その他、導光板の表面を粗面化するか、小孔を開けるか、小突起を付与するなどして導光板の表面そのものに光拡散性を付与しても良い。これら光拡散エレメントは、導光板面において光源からの距離が大となるに従って、導光板の単位面積当たりの光拡散性が順次大となるように、例えばドット状又はライン状などの形状に施される。又、導光板中に屈折率の異なる微細な粒子等が多数存在する状態にして導光板の内部そのものに光拡散性を付与しても良い。
【００１３】
光反射板又はシ−ト３は導光板の出光面とは相対する導光板の面のほぼ全面を覆うように配置する。光反射板又はシ−トは、光を反射させるものであれば良く、鏡面反射板又はシ−トである場合は、銀、アルミニウム、白金、ニッケル、クロム等からなる材質で、好ましくはポリエステルなどのプラスチックフィルム基材又は金属板に銀、アルミニウム等を蒸着またはスパッタリングにより表面コ−トしたものである。又、光反射板又はシ−トが光拡散反射板又はシ−トである場合は、ポリエステルなどの樹脂に光拡散性物質（例えばＴｉＯ_２、ＢａＳＯ_４、ＳｉＯ_２など）を混入させたもの、ポリエステルなどの樹脂を発泡させて光拡散性を付与したもの、Ａｌ板などの板に前記光拡散性物質を塗布したものなどがあるが、入射した光線を拡散反射する性質を持つものであれば良くその材質は特に限定されない。
【００１４】
４は線状光源（棒状光源）で、導光板の周囲の少なくとも一端面に近接して配置されており、好ましい態様としては、導光板の端部に光が入光するように線状光源の中心軸が同端面とほぼ平行となるように配置し、線状光源の、導光板の端部と相対する面以外の表面を光反射器５で覆う状態で配置することである。
【００１５】
本発明で、線状光源を覆う光反射器５は、線状光源と相対する面が光を反射させる性質のものであれば良く、反射面が鏡面反射板又はシ−トである場合は、銀、アルミニウム、白金、ニッケル、クロム等からなる材質で、好ましくはポリエステルなどのプラスチックフィルム基材に又は金属板に銀、アルミニウム等を蒸着またはスパッタリングにより表面コ−トしたものである。また、反射面が光拡散反射板又はシ−トである場合は、ポリエステルなどの樹脂に光拡散性物質（例えばＴｉＯ_２、ＢａＳＯ_４、ＳｉＯ_２など）を混入させたもの、ポリエステルなどの樹脂を発泡させて光拡散性を付与したもの、Ａｌ板などの板に前記光拡散性物質を塗布したものなどがあるが、入射した光線を拡散反射する性質があれば良くその材質は特に限定されない。
【００１６】
線状光源４は、蛍光管、タングステン白熱管、オプティカルロッド、ＬＥＤを配列した物等があるが、蛍光管が好ましく、有効発光面積の輝度分布の均一性の面及び省電力の面から、電極部を除く均一発光部の長さが、近接する導光板の端部の長さとほぼ等しいことが好ましい。
【００１７】
本発明の特徴である線状光源を覆った光反射器の端部と光源と相対する導光板の端部との配置状態の一例は、図６に示すように、線状光源を覆った光反射器の導光板側の端部（図中１１で示した部分）、即ち光源と導光板の端部面との間に位置する部分の少なくとも一部分の光反射器間の内寸法（ａ）が、前記導光板端部の厚さ（ｂ）未満である状態である。前記光反射器の導光板側の端部が導光板の表面に積層されている場合であっても、少なくとも前記した光源と導光板の端部面との間の一部分の光反射器の内寸法（ａ）が前記した条件を満たしていれば本発明の効果は得られる。
【００１８】
この様に線状光源を覆った光反射器の導光板側の端部の内寸法（ａ）が、前記導光板端部の厚さ（ｂ）未満であると、図４に示したように線状光源を覆った光反射器で反射した光線が導光板の端面部以外の面（導光板の上面又は下面）から入射し、その光線が導光板内での全反射条件から外れるような現象を防止でき、従って輝線の発生を防止できる。
【００１９】
本発明の好ましい態様を更に詳述すると、線状光源を覆った光反射器の導光板側の端部と導光板の端部面同士が実質的に接触している状態（図６に示した）更に好ましくは、僅かな空気層（例えば０．５ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ〜単分子層）を介して少なくとも一部分接している状態である。このような状態にすることによって、線状光源から出光した光を有効に導光板側の端部面から導光板に入光させることが出来る。
【００２０】
本発明の主要部は、このような構成からなり、パネル、特に液晶パネルのバックライトとして使用される。本発明では、更に以下に示すような構成とすることが好ましい。
【００２１】
即ち、線状光源を覆った光反射器の端部が図７に示すように、導光板を契合する段差（図中８）を有していることである。この様な構成とすることによって、線状光源を覆った光反射器と導光板とを安定に接合した構造とすることが出来、量産の際の作業性が向上する。なお、この場合も光反射器と導光板表面とは若干の空気層を介していることが輝線を防止する観点から好ましい。
【００２２】
導光板を契合する段差の導光板と相対する面の少なくとも一部分を、図８に示すように、光線を吸収する暗黒色化（図中９）することも好ましい態様である。この様な構成にすることによって、線状光源を覆った光反射器の端部と導光板との間に仮に隙間が発生した場合でも前記隙間から漏れる光線を吸収することが出来るので、輝線の発生を防止することが出来る。
【００２３】
又、線状光源を覆う光反射器を複数枚の板又はシートで構成されたものを用いる場合、内側の板又はシートの端部が上記した条件を満たすように配置することにより、導光板を契合する段差を有している光反射器を用いた場合と同様の効果がえられる。
【００２４】
本発明で、光反射器の導光板側の内寸法（図８中ａ）と、前記導光板端部の厚さ（ｂ）との比率はａ／ｂが０．８〜１未満、バックライトの光の利用効率を向上させるためには０．９〜１未満が好ましい。又、光反射器の両端部が導光板端部の幅内（厚さ（ｂ）内）に配置することが光を効率良く導光板に導入する上で好ましい。
【００２５】
本発明のもう一方の好ましい態様は、線状光源を覆った光反射器の導光板の出光面側に位置する部分が、導光板の光入射端面の厚さ内に存在するように配置したことである。この場合光反射器の他の端部の状態は特に制限されない。
【００２６】
さらに詳しくは、線状光源を覆った光反射器の一方の端部と導光板の接点の一態様は、前記した段差のある光反射器を用いた場合、図９に示すように、線状光源を覆った光反射器の、導光板の出光面側の端部の段差（８）部分が導光板の光入射端面と導光板表面とが形成する角部分（１２）に相対して配置した状態である。このように光反射器の段差部分（８）が導光板の光入射端面と導光板表面とが形成する角部分（１２）に相対して配置すると、図４に示したように線状光源を覆った光反射器で反射した光線が導光板の端面部以外の部分から入射し、その光線が導光板内での全反射条件から外れるような現象を防止出来、従って導光板の上面で光源の近傍から発生する輝線を効果的に防止出来る。
【００２７】
本発明の好ましい状態を更に詳述すると、線状光源を覆った光反射器の段差部分（８）が実質的に導光板の角部分（１２）と接触している状態である。このような状態にすることによって、線状光源から出光した光を効率良く導光板側の端部面に入光させることが出来る。
【００２８】
本発明においては、線状光源を覆った光反射器の端部が前記したように段差を持たないものでも良く、導光板の出光面側に位置する光反射器の少なくとも一部分の端部が前記した条件を満たしておれば良い。その一態様は、線状光源を覆った光反射器が図１０に示すように、光反射シ−ト（１５）を用いて形成されており、光反射シ−トの少なくとも一方の端部の少なくとも一部分が、導光板の光入射端面近傍の導光板表面（出光面）と例えば接着テ−プ（１３）などで接着されていることである。
【００２９】
この様な構成とすることによって、線状光源を覆った光反射器と導光板とを安定した構造とすることができ、量産性が向上する。ここで用いる接着テ−プが実質的に透明であることも好ましい態様である。この様な構成にすることによって、図１１に示すように、導光板表面から接着テ−プに入射した光線（１４）を効率良く接着テ−プと空気との界面で全反射させ（通常、バックライトは空気中で使用される）、再び導光板内へ戻して光を有効に利用できる。
【００３０】
接着テ−プの端面部が光反射性又は光吸収性を有することも好ましい態様である。この様な構成にすることによって、図１２に示すように、導光板表面から接着テ−プに入射した光線が接着テ−プの端面部から出光して輝線の原因となることを防止できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は小型で、有効発光領域に対して外形寸法が可能な限り小さくかつ視認性が良好なバックライトとして使用できる。
【００３２】
【実施例】
次に実施例及び比較例で本発明を更に詳述する。図５に示すような厚さ４ｍｍの長方形アクリル板（２０５ｍｍ×１６０ｍｍ、旭化成株式会社製デラグラスＡ）の短手の端部に、直径３ｍｍ長さ１８０ｍｍの太さの冷陰極蛍光管（ハリソン電機株式会社製）を配置し、図６に示すように、その管の外周をポリカ−ボネイトからなる部材の内面に銀フィルム（株式会社麗光製）を配置した光反射器で覆い、銀フィルムの導光板端部と対向するスリット（幅３．９ｍｍ）から出光した光が導光板の端部から導光板に入光するように配置した。
【００３３】
一方、導光板の裏面上には光散乱物質（チタニア）を含むインクを円形のドットパタ−ンで１ｍｍピッチでスクリ−ン印刷し、スクリ−ン版下は下記の条件でＣＡＤを用いて作成した。光拡散物質の被覆率が、最小の地点（線状光源近傍）で２０％、最大の地点（導光板の線状光源から最遠部）で９５％、その中間では被覆率が最小の地点からこれらの比率を順次増加した値となるように作図した。
【００３４】
厚さ０．１３ｍｍのポリエステルからなる白色の光拡散反射板（ＩＣＩ社製メリネックス３２９）は導光板の光散乱物質を被覆した面の全面を覆うように配置した。厚さ０．１８ｍｍのポリカ−ボネ−トからなる光拡散板（ＧＥ社製８Ｂ３６）は粗面側が導光板側とは反対側になるようにして、導光板の出光面のほぼ全面を覆うように配置した。
【００３５】
冷陰極管に、インバ−タより３０ＫＨｚの交番電圧をかけて一定電流（菅電流６ｍＡ）で駆動させたときの面輝度を、輝度計（トプコンＢＭ−８）により測定した。この時の有効発光面積内の９９点（均等割り）平均輝度は１２００ｃｄ／ｍ^２であった。そして導光板の冷陰極管を近接させた端部近傍の異常発光部（輝線）は殆ど観測されなかった。（実施例１）。
【００３６】
次に、光反射器の端部が図７に示すように導光板を契合する段差を有しているように配置した以外は実施例１と同一の装置、条件で測定した平均輝度は１２００ｃｄ／ｍ^２であった。そして導光板の冷陰極管を近接させた端部近傍の異常発光部（輝線）は殆ど観測されなかった。又、銀フィルムと導光板との位置関係を機構的に一定にすることが容易になった。（実施例２）。
【００３７】
次に、光反射器の端部が図８に示すように導光板を契合する段差の導光板と相対する面の一部分が光線を暗黒色化して配置した以外は実施例２と同一の装置、条件で測定した平均輝度は１２００ｃｄ／ｍ^２であった。そして導光板の冷陰極管を近接させた端部近傍の異常発光部（輝線）は殆ど観測されなかった。また、銀フィルムと導光板との位置関係を機構的に一定にすることが容易になった。また、光反射器の寸法が若干変化しても輝線は観測されなかった。（実施例３）。
【００３８】
次に、光反射器の端部が図４に示すように銀フィルムの導光板端部と対向する幅４．１ｍｍのスリットから出光した光が導光板の端部から導光板に入光するように配置した以外は実施例１と同一の装置、条件で測定した平均輝度は１１００ｃｄ／ｍ^２であった。そして導光板の冷陰極管を近接させた端部近傍の異常発光部（輝線）が観測され、その部分の最大輝度は２１００ｃｄ／ｍ^２であった。（比較例１）。
【００３９】
次に図１３に示すような厚さ４ｍｍの長方形アクリル板（２０５ｍｍ×１６０ｍｍ、旭化成株式会社製デラグラスＡ）の短手の端部に、直径３ｍｍ長さ１８０ｍｍの太さの冷陰極蛍光管（ハリソン電機株式会社製）を配置し、図９に示すように、その管の外周をポリカ−ボネイトからなる部材の内面に銀フィルムを配置した光反射器で覆い、光反射器の段差部分が導光板の光入射面と導光板表面とが形成する角部分に相対するように配置した。光反射器のもう一方の端部は導光板裏面を覆う光拡散反射シ−トの導光板に相対していない面に両面接着テ−プ（図１３中の１６）で接着した。
【００４０】
一方、導光板の裏面上には光散乱物質（チタニア）を含むインクを円形のドットパタ−ンで１ｍｍピッチでスクリ−ン印刷し、スクリ−ン版下は、下記の条件でＣＡＤを用いて作成した。光拡散物質の被覆率が、最小の地点（線状光源近傍）で２０％、最大の地点（導光板の光源から最遠部）で９５％、その中間では被覆率が最小の地点からこれらの比率を順次増加した値となるように作図した。
【００４１】
厚さ０．１３ｍｍのポリエステルからなる白色の光拡散反射板（ＩＣＩ社製メリネックス３２９）は導光板の光散乱物質を被覆した面の全面を覆うように配置した。厚さ０．１８ｍｍのポリカ−ボネ−トからなる光拡散板（ＧＥ社製８Ｂ３６）は粗面側が導光板側とは反対側になるようにして、導光板の出光面のほぼ全面を覆うように配置した。
【００４２】
冷陰極管に、インバ−タより３０ＫＨｚの交番電圧をかけて一定電流（菅電流６ｍＡ）で駆動させたときの面輝度を、輝度計（トプコンＢＭ−８）により測定した。この時の有効発光面積内の９９点（均等割り）平均輝度は１２００ｃｄ／ｍ^２であった。そして導光板の冷陰極管を近接させた端部近傍の異常発光部（輝線）は殆ど観測されなかった。（実施例４）。
【００４３】
次に、図１０に示すように光反射シ−ト（銀フィルム、厚さ０．０５ｍｍ）の一方の端部を、導光板の光入射面近傍の導光板表面と透明な接着テ−プ（厚さ０．０６ｍｍ）で接着した以外は実施例４と同一の装置、条件で測定した平均輝度は１２００ｃｄ／ｍ^２であった。そして導光板の冷陰極管を近接させた端部近傍の異常発光部（輝線）は殆ど観測されなかった。又、銀フィルムと導光板との位置関係を機構的に一定にすることが容易になった。（実施例５）。
【００４４】
次に、接着テ−プを暗黒色にした以外は実施例５と同一の装置、条件で測定した平均輝度は１１００ｃｄ／ｍ^２であった。そして導光板の冷陰極管を近接させた端部近傍の異常発光部（輝線）は殆ど観測されなかった。（実施例６）。
【００４５】
次に、接着テ−プの端面部にＡｇを蒸着して接着テ−プの端面部が光反射性を有するようにした以外は実施例５と同一の装置、条件で測定した平均輝度は１２２０ｃｄ／ｍ^２であった。そして導光板の冷陰極管を近接させた端部近傍の異常発光部（輝線）は実施例５よりも減少した。（実施例７）。
【００４６】
次に、接着テ−プの端面部に黒色塗料を塗って接着テ−プの端面部が光吸収性を有するようにした以外は実施例５と同一の装置、条件で測定した平均輝度は１２００ｃｄ／ｍ^２であった。そして導光板の冷陰極管を近接させた端部近傍の異常発光部（輝線）は実施例５よりも減少した。（実施例８）。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一実施態様のバックライトの斜視図
【図２】従来の一実施態様のバックライトの断面図
【図３】従来の一実施態様のバックライトの光源付近の断面図
【図４】従来の一実施態様のバックライトの光源付近の断面図
【図５】本発明の一実施態様のバックライトの断面図
【図６】本発明の一実施態様のバックライトの光源付近の断面図
【図７】本発明の一実施態様のバックライトの光源付近の断面図
【図８】本発明の一実施態様のバックライトの光源付近の断面図
【図９】本発明の一実施態様のバックライトの光源付近の断面図
【図１０】本発明の一実施態様のバックライトの光源付近の断面図
【図１１】導光板表面から接着テ−プに入射した光線の挙動を例示する断面図
【図１２】接着テ−プの端面部から出光して輝線の原因となる光線の挙動を例示する断面図
【図１３】本発明の一実施態様のバックライトの断面図
【符号の説明】
１：導光板
２：光拡散板又はシ−ト
３：反射板又はシ−ト
４：線状光源
５：光反射器
６：光拡散エレメント
７：接着層
８：段差
９：光吸収部
１０：輝線の原因となる光線
１１：光反射器の反射面
１２：導光板の角部分
１３：接着テ−プ
１４：光線
１５：光反射シ−ト
１６：両面接着テープ

Claims

透光性材料からなる広い面から光を出光させる機能を有する導光板の少なくとも一側面端部に、これに近接した線状光源を有するパネル用バックライトに於いて、前記線状光源を覆った光反射器の前記導光板の出光面側に位置する端部に、前記導光板の光入射面と出光面により構成される角部分と契合する段差部分を有し、該段差部分を構成する前記導光板の光入射面及び出光面に相対する各々の面が、前記導光板の光入射面及び出光面に各々接触しており、かつ、前記光反射器の前記導光板の出光面側に位置する端部の反射面が、前記導光板の光入射端の厚さ内に存在しているバックライト。
透光性材料からなる広い面から光を出光させる機能を有する導光板の少なくとも一側面端部に、これに近接した線状光源を有するパネル用バックライトに於いて、前記線状光源を覆った光反射器が光反射シ−トを用いて形成されており、前記導光板の出光面側に位置する前記光反射シ−トの端部が、該光反射シートの端部の反射面が前記導光板の光入射端の厚さ内に存在するとともに、該光反射シートの端部の外面と、前記光源と相対する導光板の光入射端近傍の導光板の出光面との両者に跨って貼付された実質的に透明な接着テープにより、前記導光板の光入射端に固定されているバックライト。
接着テ−プの端面部が光反射性を有するものである請求項２記載のバックライト。
接着テ−プの端面部が光吸収性を有するものである請求項２記載のバックライト。